针对电动汽车背景,直驱式轮毂电机除需要满足转矩转速要求外,还需要具有高可靠性和高容错性,发生故障能够及时诊断和处理,保证车辆和人员的安全。而相比于传统三相电机,模块化永磁轮毂电机具有容错能力强,控制自由度高的特点,本文针对模块化永磁轮毂电机电磁设计、开路故障容错控制、匝间短路故障容错控制、匝间短路故障诊断和温度场等问题进行研究,主要工作如下:首先,对模块化永磁轮毂电机电磁设计和优化进行研究。本文选取定子模块化结构,研究模块化永磁轮毂电机子电机极槽配合选取原则,研究永磁体周向分块和轴向分块对永磁体损耗的影响规律,对比传统充磁方式和Halbach充磁方式对电机电磁性能的影响,研究槽口宽度对短路电流的影响,最后对比分析优化前后电机的转矩性能和效率分布。其次,对模块化永磁轮毂电机容错补偿策略进行研究。推导多模块电机控制原理,对模块化永磁轮毂电机一相开路和匝间短路故障容错补偿策略进行研究。分析电机正常工作时和故障时的电机性能,采用磁动势不变原则推导一相开路故障和匝间短路故障下子电机剩余两相的电流补偿策略,针对补偿后中性点电流不为零的问题,提出三相四桥臂和模块间中性点互联两种容错拓扑结构,对比分析不同容错拓扑结构下的容错效果。再次,对匝间短路故障在线诊断方法进行研究。基于匝间短路等效电路模型,推导abc三相坐标系下电机集中参数数学模型,搭建匝间短路仿真模型,结果表明,电机三相电流信号、转矩信号、冲击电流和转矩信号均可作为匝间短路故障表现信号,以三相电流为故障表现信号,从中提取负序电流信号作为故障特征信号,分析绕组不对称对负序电流的影响,最后选取各转速下匝间短路1%时的负序电流作为阈值,对匝间短路故障进行在线诊断。最后,对模块化永磁轮毂电机正常运行工况、一相开路和匝间短路容错运行时的温度分布进行研究。建立模块化永磁轮毂电机三维温度场仿真模型,给出各关键区域等效的计算方法,仿真分析周向螺旋水路散热系数,研究电机工作在正常状态和容错状态下的温度分布,电机可以通过降额运行方式持续工作在一相开路和匝间短路容错状态。